Γήινο μαγνητικό πεδίο

Όπως είναι γνωστό η Γη αποτελεί έναν τεράστιο φυσικό μαγνήτη και έχει όλα τα ανάλογα χαρακτηριστικά, δηλαδή, το Βόρειο μαγνητικό Πόλο, το Νότιο μαγνητικό Πόλο και τον μαγνητικό ισημερινό. Οι μαγνητικοί αυτοί πόλοι της Γης συνιστούν τα γήινα εκείνα σημεία με τη μεγαλύτερη μαγνητική ένταση και βρίσκονται αρκετά κοντά στα αντίστοιχα ετερώνυμα γεωγραφικά σημεία. Ο μαγνητικός ισημερινός (της Γης) αντίθετα συνιστά την ουδέτερη μαγνητική ζώνη με την ελαχιστότερη ένταση μαγνητικού πεδίου.

• Ο Γήινος μαγνητισμός ονομάζεται και γεωμαγνητισμός, το δε δημουργούμενο πέριξ της Γης μαγνητικό πεδίο γεωμαγνητικό πεδίο.

Απεικόνιση του γεωμαγνητικού πεδίου

Γενικά

Μια πρώτη αντίληψη της ύπαρξης του γεωμαγνητικού πεδίου παρέχει η λειτουργία της μαγνητικής πυξίδας. Σε οποιοδήποτε σημείο της Γης αν τοποθετήσουμε μια μαγνητική βελόνα, που να μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα, παρατηρούμε ότι αυτή λαμβάνει πάντα μια ορισμένη θέση από νότο προς βορρά. Επίσης γνωστό είναι ότι ο βόρειος μαγνητικός πόλος της μαγνητικής βελόνας είναι αυτός που στρέφεται προς βορρά. Εξ αυτού συνάγεται εύκολα ότι κοντά στο νότιο γεωγραφικό πόλο της Γης υπάρχει ο βόρειος μαγνητικός πόλος της Γης και αντίθετα κοντά στο βόρειο γεωγραφικό πόλο της Γης ο νότιος μαγνητικός πόλος της Γης. Αυτό εξηγεί γιατί οι μαγνήτες στρέφουν τον βόρειο μαγνητικό τους πόλο προς βορρά.

Έτσι η Γη συμπεριφέρεται σαν ένας τεράστιος μαγνήτης. Η ευθεία που ενώνει τους μαγνητικούς πόλους της ονομάζεται μαγνητικός άξονας της Γης και σχηματίζει με τον γεωγραφικό άξονα γωνία θ που μεταβάλλεται χρονικά. Οι μαγνητικές γραμμές του γήινου μαγνητικού πεδίου έχουν φορά από το νότιο γεωγραφικό πόλο (βόρειο μαγνητικό της Γης) προς τον βόρειο γεωγραφικό πόλο (δηλαδή το νότιο μαγνητικό της Γης).

Ιστορία

Η ανακάλυψη του γεωμαγνητικού πεδίου ανάγεται στην αρχαιότητα όταν έγινε αντιληπτή η ιδιότητα του ορυκτού μαγνητίτη που αιωρούμενο τμήμα του προσανατολίζονταν κατά διεύθυνση Βορρά - Νότου.
Περί τον 13ο αιώνα ο Γάλλος μηχανικός Πέτρος Περεγκρίνος (Petrus Peregrinus), κρέμασε μια σιδερένια βελόνα πάνω από τμήματα μαγνητίτη και διεπίστωσε ότι τα άκρα της βελόνας συνέπιπταν με τα αντίθετα άκρα του ορυκτού. Αυτά τα άκρα της βελόνας τα ονόμασε "πόλους". Στο έργο του "Epistola de magnete" ο Περεγκρίνος σημειώνει την έλξη που ασκούν οι "ουράνιοι πόλοι" στους πόλους του μαγνητίτη γι΄ αυτό και αυτός προσανατολίζεται. Το 1600 ο Άγγλος επιστήμονας Γουλιέλμος Γκίλμπερτ (William Gilbert) κατέγραψε όλες τις μέχρι τότε υπάρχουσες γνώσεις περί μαγνητισμού απορρίπτοντας την θεωρία του ουράνιου μαγνητικού πόλου του Πολικού Αστέρα ή άλλου ουράνου σώματος. Με σχετικό δε πείραμα οδηγήθηκε στο συμπέρασμα ότι η Γη είναι τελικά ο μεγάλος μαγνήτης οι πόλοι του οποίου ταυτίζονταν περίπου με τους πόλους της Γη.
Βέβαια με ασφαλή επιστημονικά κριτήρια δεν υπήρχε ολοκληρωμένη ερμηνεία μέχρι το 1838 όταν πλέον ο Γερμανός φυσικός Κάρολος Φρειδερίκος Γκάους (Karl Friedrich Gauss) στο έργο του "Algemeine Theorie des Erdmagnetismus" χρησιμοποιώντας μαθηματική ανάλυση απέδειξε ότι περισσότερο από το 95% του γήινου μαγνητικού πεδίου προέρχεται από το εσωτερικό της Γης και πολύ μικρό ποσοστο από άλλες πηγές.

Οι αιτίες που δημιούργησαν το γήινο μαγνητικό πεδίο δεν είναι ακόμη γνωστές, πλην όμως υφίστανται διάφορες θεωρίες.

Στοιχεία γήινου μαγνητισμού

Τρία είναι τα κύρια στοιχεία του γήινου μαγνητικού πεδίου από τα οποία και προσδιορίζεται σε οποιοδήποτε σημείο της Γης:

1. η μαγνητική απόκλιση
2. η μαγνητική έγκλιση και
3. η μαγνητική συνιστώσα καλούμενη και ένταση γήινου μαγνητικού πεδίου.

Δείτε επίσης

• Μαγνητικός μεσημβρινός
• Μαγνητικός χάρτης

Πηγές

• Herndon JM (1996-01-23). «Substructure of the inner core of the Earth». PNAS 93 (2): 646–648. 
• Hollenbach DF, Herndon JM (2001-09-25). «Deep-Earth reactor: Nuclear fission, helium, and the geomagnetic field». PNAS 98 (20): 11085. doi:10.1073/pnas.201393998. PMID 11562483. 

ΒΙβλιογραφία

• Ronald T. Merrill (2010). Our Magnetic Earth: The Science of Geomagnetism
• Neil F. Comins (2001). Discovering the Essential Universe
• J.N. Towle (1984). "The Anomalous Geomagnetic Variation Field and Geoelectric Structure Associated with the Mesa Butte Fault System, Arizona". In: Geological Society of America, Bulletin, 95:221, 1984.
• US Dept of Energy (1999). Temperature of the Earth's core
• James R. Wait (1954). "On the relation between telluric currents and the earth’s magnetic field", In: Geophysics, 19, 281-289.
• Martin Walt (1994). Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• A Brief Introduction to Geomagnetism. National Geomagnetism Program. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey.
• USGS Geomagnetism Program. Real time monitoring of the Earth's magnetic field. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey, February 17, 2005.
• Geomagnetism. National Geophysical Data Center, NOAA. Apr-2009.
• BGS Geomagnetism. Information on monitoring and modelling the geomagnetic field. British Geological Survey, August 2005.
• William J. Broad, "Will Compasses Point South?". New York Times, July 13, 2004.
• John Roach, "Why Does Earth's Magnetic Field Flip?". National Geographic, September 27, 2004.
• "Magnetic Storm". PBS NOVA, 2003. (ed. about pole reversals)
• "When North Goes South". Projects in Scientific Computing, 1996.
• "3D Earth Magnetic Field Charged-Particle Simulator" Tool dedicated to the 3d simulation of charged particles in the magnetosphere.. [VRML Plug-in Required]
• "The Great Magnet, the Earth", History of the discovery of Earth's magnetic field by David P. Stern.
• "Exploration of the Earth's Magnetosphere Αρχειοθετήθηκε 2020-04-26 στο Wayback Machine.", Educational web site by David P. Stern and Mauricio Peredo
• https://web.archive.org/web/20080905113925/http://blackandwhiteprogram.com/interview/dr-dan-lathrop-the-study-of-the-earths-magnetic-field - Interview with Dr. Dan Lathrop, Geophysicist at the University of Maryland, about his experiments with the Earth's core and magnetic field. 7 - 3 - 2008